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(共28張PPT)
橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進(jìn)
中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說課活動(dòng)
教師姓名：
目 錄
CONTENTS
教材分析
01.
實(shí)驗(yàn)器材
02.
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)
03.
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
04.
實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
05.
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教學(xué)過程
06.
實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)
07.
教材分析
PART 01
教材分析
第1單元 結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)
結(jié)構(gòu)的功能
結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)的賞析
應(yīng)考慮的因素
一般步驟
發(fā)現(xiàn)與明確問題
制訂設(shè)計(jì)方案
模型制作與測(cè)試
優(yōu)化和
改進(jìn)
實(shí)驗(yàn)器材
PART 02
實(shí)驗(yàn)器材
制作材料&工具
基礎(chǔ)橋梁結(jié)構(gòu)模型
限定規(guī)格和數(shù)量的桐木條
502膠水
塑料扎帶
剪刀
美工刀
鋼尺
砂紙
切割墊板
測(cè)試工具
模型加載設(shè)備
2kg增坨砝碼
激光位移計(jì)
電子天平
橋墩
增坨砝碼
激光位移計(jì)
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)
PART 03
1——實(shí)驗(yàn)載體的創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)
基于檢測(cè)和評(píng)價(jià)的結(jié)果，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：針對(duì)檢測(cè)出現(xiàn)的問題提出改進(jìn)；嘗試一些新的創(chuàng)意，優(yōu)化和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)外觀設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。
優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容薄弱
單元實(shí)驗(yàn)活動(dòng)零散
熟悉又有難度的真實(shí)工程問題
大概念大項(xiàng)目、課時(shí)任務(wù)分解
民族自豪感、使命感的德育滲透
實(shí)驗(yàn)
載體的
創(chuàng)新
教材內(nèi)容 教材實(shí)驗(yàn)活動(dòng)
結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 結(jié)構(gòu)的分類 探索蛋殼的受力
結(jié)構(gòu)與力 硅膠棒受力與形變
結(jié)構(gòu)的功能 穩(wěn)定性 三腳架
強(qiáng)度 不同橫截面桿件的受力形變
功能 多功能人字梯
結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 人字梯模型的設(shè)計(jì)
修路造橋助發(fā)展——橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)并制作一座橋梁結(jié)構(gòu)模型，要求：
符合跨度、寬度等尺寸要求
能夠承受特定的跨中荷載
在荷載作用下跨中形變不超過限定值
1——實(shí)驗(yàn)載體的創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)2——實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新
簡(jiǎn)易橋墩易變形
難以得知結(jié)構(gòu)形變
實(shí)驗(yàn)裝置V1.0
橋墩
質(zhì)量塊
木塊作為橋墩
以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
問題解決
為實(shí)驗(yàn)載體量身定制實(shí)驗(yàn)裝置
上承式橋不適用
橋墩
質(zhì)量塊
滑塊
兩橋墩之間穩(wěn)定性不足
無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移
形變無法定量
對(duì)不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
橋墩
質(zhì)量塊
滑塊
兩橋墩之間穩(wěn)定性不足
無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移
形變無法定量
對(duì)不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)2——實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新
上承式橋不適用
簡(jiǎn)易橋墩易變形
難以得知結(jié)構(gòu)形變
實(shí)驗(yàn)裝置V1.0
橋墩
質(zhì)量塊
金屬一體式實(shí)驗(yàn)裝置，提高自身穩(wěn)定性和強(qiáng)度
橋梁寬度方向設(shè)置側(cè)擋板
激光位移計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)量形變
跨度、寬度、位移計(jì)位置可調(diào)節(jié)
實(shí)驗(yàn)裝置V3.0
橋墩
增坨砝碼
激光位移計(jì)
木塊作為橋墩
以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
存在的問題
橋墩
質(zhì)量塊
滑塊
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)2——實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新
金屬一體式實(shí)驗(yàn)裝置，提高自身穩(wěn)定性和強(qiáng)度
橋梁寬度方向設(shè)置側(cè)擋板
激光位移計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)量形變
跨度、寬度、位移計(jì)位置可調(diào)節(jié)
實(shí)驗(yàn)裝置V3.0
橋墩
增坨砝碼
激光位移計(jì)
上承式橋不適用
兩橋墩之間穩(wěn)定性不足
無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移
形變無法定量
對(duì)不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
木塊作為橋墩
以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求
實(shí)驗(yàn)裝置V2.0
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)2——實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新
橋墩
增坨砝碼
激光位移計(jì)
設(shè)置側(cè)板限制結(jié)構(gòu)水平位移
可調(diào)節(jié)側(cè)板間距，適用不同寬度的結(jié)構(gòu)
激光位移計(jì)可動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)構(gòu)形變
支架可調(diào)節(jié)位移計(jì)位置
增加橋墩之間連接，提高裝置整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度
可調(diào)節(jié)橋墩間距，適用不同跨度的結(jié)構(gòu)
金屬材質(zhì)、一體式橋墩，提升剛度和強(qiáng)度
增加橋墩高度，適用不同形的態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)
上承式橋也適用
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)3——實(shí)驗(yàn)可視化的創(chuàng)新
借助慢動(dòng)作回放及定格動(dòng)畫等信息化技術(shù)手段，即時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)測(cè)試過程的可視化，助力結(jié)構(gòu)不足的反思。
借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變的可視化，助力結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)的聚焦。
看不清 看得清
看不見 看得見
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
PART 04
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路——實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱?br/>材料類型和規(guī)格多樣
為不同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)方案提供支持。
主材選用桐木條
力學(xué)性能與實(shí)際工程鋼材相近，更好地模擬鋼橋的裝配式建造與受力特性。
制作相對(duì)簡(jiǎn)便，易于達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。
相同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)象
統(tǒng)一教學(xué)起點(diǎn)。
更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。
便于組間參與、交流和評(píng)價(jià)。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路——實(shí)驗(yàn)裝置與測(cè)試
車輛、行人豎向荷載
增坨砝碼
施加豎向荷載
真實(shí)世界的工程問題
凝練
模型實(shí)驗(yàn)
結(jié)構(gòu)跨中形變最大
激光位移計(jì)
測(cè)量跨中形變
實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
PART 05
實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析影響結(jié)構(gòu)優(yōu)化的因素，從而制訂優(yōu)化方案并完成制作。
學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)的一般方法。
知識(shí)與技能
感受“中國(guó)橋”背后逢山開路、遇水架橋的奮斗精神，提升學(xué)生的民族自豪感。
關(guān)注農(nóng)村山區(qū)的發(fā)展困境，激發(fā)學(xué)生的民族使命感。
情感態(tài)度
與價(jià)值觀
通過對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂與模型制作，增強(qiáng)物化能力及運(yùn)用工程思維解決實(shí)際技術(shù)問題的能力。
通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的加載測(cè)試，考察結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的達(dá)成度，體會(huì)技術(shù)試驗(yàn)在技術(shù)活動(dòng)中的重要作用。
通過完整體驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般過程，理解解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題是一個(gè)不斷迭代優(yōu)化的過程。
過程與方法
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教學(xué)過程
PART 06
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
環(huán)節(jié)1
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
交流對(duì)各自結(jié)構(gòu)的反思改進(jìn)設(shè)想
提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法
環(huán)節(jié)2
結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂
明確結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)
制訂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案
環(huán)節(jié)3
優(yōu)化方案修改與
優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作
通過交流完善優(yōu)化方案
根據(jù)方案制作結(jié)構(gòu)
環(huán)節(jié)4
優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測(cè)試
對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行承重測(cè)試
觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、撰寫報(bào)告
環(huán)節(jié)5
課堂小結(jié)
總結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
【內(nèi)容】學(xué)生根據(jù)上節(jié)課各自小組橋梁結(jié)構(gòu)承重測(cè)試情況，結(jié)合影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素，交流對(duì)結(jié)構(gòu)的反思改進(jìn)設(shè)想，提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法。
【目的】通過交流分享結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)想，提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法。
改變構(gòu)件的橫截面形狀
加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連接
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
和改進(jìn)
調(diào)整結(jié)構(gòu)的架構(gòu)形態(tài)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
【內(nèi)容】明確結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)，基于橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算結(jié)果及承重測(cè)試結(jié)果，分析待優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)模型的破壞原因，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法，制訂橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案；交流橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。
【目的】基于模擬試驗(yàn)結(jié)果，分析影響結(jié)構(gòu)優(yōu)化的因素，制訂優(yōu)化方案，增強(qiáng)運(yùn)用工程思維解決實(shí)際技術(shù)問題的能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
【內(nèi)容】根據(jù)方案交流過程中發(fā)現(xiàn)的不足與問題，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案；依據(jù)優(yōu)化方案，使用限定的材料（木材橫截面、長(zhǎng)度均有限制）及工具，進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的加工制作；小組間進(jìn)行相互評(píng)價(jià)，填寫課堂評(píng)價(jià)表中相應(yīng)的他評(píng)內(nèi)容。
【目的】依照優(yōu)化方案橋梁結(jié)構(gòu)的制作過程，提高物化能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
【內(nèi)容】結(jié)合優(yōu)化方案圖樣介紹小組結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點(diǎn)；對(duì)優(yōu)化后的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行承重測(cè)試；觀察試驗(yàn)現(xiàn)象、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫試驗(yàn)報(bào)告及課堂評(píng)價(jià)表中自我評(píng)價(jià)內(nèi)容。
【目的】通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的加載測(cè)試，考察結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的達(dá)成度，體會(huì)技術(shù)試驗(yàn)在技術(shù)活動(dòng)中的重要作用。
交流介紹
數(shù)據(jù)記錄
承重測(cè)試
改變構(gòu)件的橫截面形狀
加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連接
替換材料
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
和改進(jìn)
調(diào)整結(jié)構(gòu)的架構(gòu)形態(tài)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
【內(nèi)容】總結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法；布置作業(yè)：完成課后評(píng)價(jià)表，根據(jù)各組橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
【目的】通過優(yōu)化與改進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步理解和應(yīng)用影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的多個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，完整體驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般過程，理解解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題是一個(gè)不斷迭代優(yōu)化的過程。
實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)
PART 07
實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)
獨(dú)特的創(chuàng)意與構(gòu)思
創(chuàng)新設(shè)計(jì)
工程思維
系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)
綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性
優(yōu)化目標(biāo)達(dá)成度高
圖樣表達(dá)
物化能力
技術(shù)意識(shí)
清晰表達(dá)設(shè)計(jì)構(gòu)想
規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作
樹立工程師責(zé)任意識(shí)
感謝觀看
請(qǐng)批評(píng)指正

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